提高晶硅-钙钛矿叠层器件效率可以降低太阳能光伏组件成本

来源:钙钛矿材料和器件发布时间:2025-01-13 13:58:11

在降低金属卤化物钙钛矿/硅叠层太阳能组件成本方面,提高组件效率和扩大制造能力起到互补的作用。美国能源部国家可再生能源实验室(U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory ,NREL)的研究人员指出:每个成本杠杆都可以发挥类似的作用,具体取决于制造商的能力和进行扩展并提高模组的性能。

目前制造的大多数光伏(PV)组件都基于单结硅太阳能电池,通过将硅与另一种太阳能电池材料(如金属卤化物)配对的钙钛矿(MHP)从而形成叠层,制造商可以制造太阳能组件。 这比单独使用硅可以将更多的阳光转化为电能,这个叠层技术仍处于早期阶段,有多种选择正在寻求集成MHP,在成本和性能方面有很多未知数。为了解决这一差距,研究人员构建了一个制造成本模型,该模型将使用现有器件和供应链的实验室流程来比较不同的大规模可能方法。

研究人员研究了构建叠层模块的各种方法,并且比较了用于制造材料的制造成本的敏感性, 器件层数、生产器件成本、工厂位置和其他因素。他们发现对制造成本影响最大的因素是工厂吞吐量和模组效率。

“本文回答的问题之一是:这种效率的价值是什么?” 发表在《Joule》杂志上的论文《Technoeconomic analysis of perovskite/silicon tandem solar modules》的主要作者Jacob Cordell说。“一个关键的收获是,组件中2.5%的绝对效率增益提供了与将工厂规模扩大一倍相同的单位产能成本降低。“

使用现已公开可用的详细成本分析模型 (DCAM),研究人员能够测试各种方案,包括将工厂设在世界不同的地区和不同类型的制造业激励措施。通过使用模型,公司和研究人员可以使用此基线来研究不同的工艺和材料如何影响成本。此模型并不解决这些模组的能源生产效率或使用寿命,这些都是活跃的研究领域。

从制造商制造效率为25%的模组的基准模型开始,在美国年产能为3吉瓦,研究人员比较效率和制造产量以确定模组的成本如何随着发电量的增加而变化。“这表明研究在提高器件效率方面的力量并降低组件的每瓦成本,“Cordell 说。

这篇由Michael Woodhouse和Emily Warren著的期刊文章指出:组件效率是预测叠层组件成本的动态变量,因为许多其他变量已经并将继续变化,以便能够达到商业上可行的光伏所需的效率和耐久性水平。叠层组件必须具有至少25%的效率才能具有价格竞争力并与其它太阳能技术一起使用。钙钛矿/硅叠层模组下一步商业化是要提高技术的的可靠性和将高效器件的面积扩大到全模块尺寸,同时保持性能。

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